SBS泡沫溫拌瀝青混合料路用性能研究

徐曉和，李壽偉，鄒曉勇(金華市公路管理局)

SBS泡沫溫拌瀝青混合料路用性能研究

徐曉和，李壽偉，鄒曉勇
(金華市公路管理局)

摘要:泡沫瀝青溫拌技術是近幾年興起的一項新的溫拌技術，它能在不添加任何化學添加劑條件下有效的降低施工溫度，是真正意義上綠色的節能減排技術。研究通過對SBS泡沫瀝青Sup－20混合料的各項路用性能進行試驗研究，包括高溫性能、低溫性能和抗水損害性能，并與熱拌瀝青混合料性能進行對比分析。研究結果表明泡沫瀝青溫拌技術能夠在一定程度上提高Sup－20型混合料的高溫性能，而對混合料的低溫性能和抗水損害性能不利，但試驗結果滿足規范要求。

關鍵詞:泡沫瀝青; SBS改性瀝青;路用性能

中圖分類號:U416. 2

文獻標識碼:??: C

文章編號:??:1008－3383(2015)01－0007－03

收稿日期:2014－05－20

0　引言

目前，生存的危機迫使人們不得不直面經濟發展帶來的環境惡化與能源耗竭等一系列問題，節能減排已成為社會關注的焦點，世界已步入“低碳時代”。

溫拌瀝青路面技術是一門新興的筑路技術。目前，國際上實現溫拌的技術很多，概括起來可分為三大類:泡沫溫拌類、有機添加劑類、化學添加劑類。溫拌瀝青路面和傳統的熱拌瀝青路面相比性能相當，卻可以降低施工溫度20～50℃，節約能源30%，同時大幅度減少CO2、SO2、NOX等氣體的排放。在能源日趨緊張，對減排要求越來越高的“低碳時代”，溫拌技術在瀝青路面建設中得到了越來越多的應用。

泡沫溫拌瀝青技術是將一定比例的水與熱瀝青同步加入到發泡裝置內，冷水遇熱瀝青急劇汽化，體積迅速膨脹，生成泡沫瀝青。泡沫瀝青的粘度大大降低，和易性增強，使得泡沫瀝青混合料可以在比常規熱拌瀝青混合料低20～30℃的情況下拌合與施工，從而降低了瀝青膠結料在混合料生產及施工中的老化，延長了瀝青路面的壽命。目前在美國佐治亞等幾個州的溫拌項目中75%以上采用了泡沫溫拌技術。和熱拌瀝青混合料相比，泡沫溫拌瀝青混合料具有出色的降溫效果，采用泡沫溫拌可使混合料的施工溫度比常規熱拌混合料降低30～50℃，集料上的瀝青裹覆更均勻，混合料的工作和易性更好，成品路面壓實度的離散性更小。

溫拌技術在美國得到前所未有的快速發展，特別是直接添加水的泡沫類溫拌技術，目前美國已有超過50%的州使用瀝青溫拌技術，部分州允許用溫拌瀝青代替熱拌瀝青。目前國內對泡沫溫拌瀝青的研究較少，相關研究只處于起步階段。

通過對SBS泡沫瀝青Sup－20混合料的各項路用性能進行試驗研究，包括高溫性能、低溫性能和抗水損害性能，并與熱拌瀝青混合料性能進行對比分析，探究SBS改性瀝青發泡后混合料各項路用性能的改變狀況，為泡沫瀝青溫拌技術的推廣應用提供理論基礎。

1　試驗材料與試驗方法

1．1試驗材料

(1)瀝青。

研究采用SBS改性瀝青以及發泡后的SBS改性瀝青的各項性能指標如表1所示。

表1　SBS改性瀝青及發泡瀝青試驗結果

(2)集料。

本次試驗所用石灰巖集料來源于鎮江船山，玄武巖來源于安徽來安，礦粉來自于淮安。各檔集料篩分結果如表2所示，密度測試結果如表3所示。

表2　集料篩分結果

表3　集料密度試驗結果

(3)泡沫瀝青室內試驗設備。

室內發泡試驗采用德國維特根WLB10發泡試驗機。試驗時可以通過瀝青加熱桶有效的對瀝青進行控溫，保證瀝青發泡時的溫度。通過水流量計對發泡用水量進行精確的控制，水流量計的精確度可以達到正常發泡瀝青用量的0．5%。

(4)泡沫瀝青室內制備參數。

研究所用的泡沫瀝青制備參數如表4所示。

表4　泡沫瀝青室內制備參數

1．2試驗方法

對泡沫瀝青混合料的路用性能進行了試驗研究，包括高溫性能、低溫性能以及抗水損害性能，各項性能的試驗方法如下所示。

(1)高溫性能:車轍試驗。

(2)低溫性能:小梁彎曲試驗。

(3)抗水損害性能:浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(T283試驗)。

2　瀝青混合料級配設計

SBS改性瀝青Sup20混合料的級配設計結果如表5、圖1和表6所示。

表5　Sup－20設計級配

圖1　Sup－20設計級配曲線圖

表6　各檔料所用比例以及油石比

3　泡沫溫拌瀝青Sup－20　混合料路用性能研究

研究主要對未發泡和發泡過的SBS改性瀝青混合料的路用性能進行對比實驗分析，研究內容包括混合料的高溫性能、低溫性能和抗水損害性能。未發泡的SBS改性瀝青混合料的試件成型溫度是160℃，泡沫溫拌瀝青混合料的試件成型溫度是140℃。

3．1泡沫溫拌瀝青混合料高溫性能研究

試驗分別對未發泡的SBS改性混合料和泡沫瀝青混合料在160℃和140℃下進行試件成型，并分別進行高溫(60℃)車轍試驗，試驗結果如表7所示。

表7　車轍試驗結果

由表7試驗結果可知，SBS改性瀝青混合料的動穩定度滿足規范要求，且與泡沫瀝青混合料的實驗結果對比可知，SBS泡沫瀝青混合料的動穩定度總體上大于SBS改性瀝青混合料，所以SBS改性瀝青發泡以后混合料的高溫性能有一定程度上提高，但提高幅度不是很大。

3．2泡沫溫拌瀝青混合料低溫性能研究

研究分別對未發泡的SBS改性混合料和泡沫瀝青混合料進行小梁彎曲試驗，試驗結果如表8所示。

表8　小梁彎曲試驗結果

由表7小梁彎曲試驗結果可知，SBS改性瀝青混合料的試驗結果滿足規范要求，且與泡沫瀝青混合料試驗結果對比可知，SBS改性瀝青發泡后混合料的抗彎拉強度、勁度模量和破壞應變都有所下降，但下降的幅度不大，且泡沫溫拌瀝青混合料的低溫抗裂性能仍滿足規范設計要求。

3．3泡沫溫拌瀝青混合料抗水損害性能研究

研究分別對未發泡的SBS改性混合料和泡沫瀝青混合料抗水損害性能進行試驗分析，試驗選擇浸水馬歇爾和凍融劈裂試驗(ASSHTO－T283試驗)，試驗結果如表9和表10所示。

由浸水馬歇爾試驗和凍融劈裂試驗(T283試驗)結果分析可知，SBS改性瀝青混合料的抗水損害性能滿足規范要求，且與泡沫瀝青混合料的試驗結果對比可知，SBS改性瀝青發泡后，混合料的抗水損害性能略有降低，但試驗結果均可滿足規范要求。

表9　浸水馬歇爾試驗結果

表10　T283試驗結果

4　結論

通過大量室內試驗，對比分析了SBS改性瀝青Sup－20型混合料和SBS泡沫溫拌瀝青Sup－20型混合料的高溫性能、低溫性能和抗水損害性能，所得結論如下:

(1)泡沫溫拌技術可在一定程度上提高SBS改性瀝青Sup－20瀝青混合料的高溫穩定性，與熱拌混合料相比，其提高幅度在5%左右。

(2)泡沫溫拌技術會使SBS改性瀝青Sup－20瀝青混合料的低溫抗裂性能略有降低，但試驗結果仍可滿足國家規范要求。

(3)泡沫溫拌技術會略微降低SBS改性瀝青Sup－20瀝青混合料的抗水損害性能，但試驗結果仍可滿足國家規范要求。

(4)泡沫溫拌技術能夠有效的降低瀝青混合料的施工溫度，且對混合料性能的影響不大，能夠很好的滿足路用性能要求。

參考文獻:

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